Tema 3 – Sistemas de Coordenadas - Alidrisi Cartografía 3_Sistemas de Coordenadas.pdf · Curso:...

Contenido

1. La representación de la superficie terrestre........................................................................ 1

2. Sistema de Coordenadas Geográfico WGS84 ...................................................................... 3

3. Sistema de Coordenadas Proyectado UTM ......................................................................... 3

4. Sistema de Coordenadas Proyectado CCL – INEGI .............................................................. 4

5. Base de datos (Excel) a capa de puntos ............................................................................... 6

6. Georreferenciar mapa con puntos de control. .................................................................... 9

7. Georreferenciar mapa con coordenadas. .......................................................................... 14

8. Re-proyectar ráster a otro Sistema de Coordenadas. ....................................................... 18

9. Re-proyectar capa a otro Sistema de Coordenadas. ......................................................... 20

Tema 3 – Sistemas de Coordenadas

Curso: Fundamentos Básicos del SIG ArcGIS

Curso: Fundamentos Básicos del SIG – ArcGIS


Página 1 de 21

a l i d r i s i . x y z

[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448

Portales Norte, Ciudad de México

1. La representación de la superficie terrestre

Todo mapa esta en un sistema determinado de proyección que

responde a la necesidad de representar en una forma

sistemática la superficie terrestre con sus detalles. Sin

embargo, no existe ninguna proyección que pueda representar

una forma curva sobre una superficie plana sin que se

produzcan deformaciones.

Debido a las irregularidades

propias del geoide se ha decidido

utilizar una superficie de referencia abstracta que

aproxime la forma del geoide pero sin sus irregularidades;

esta figura se denomina elipsoide, la ventaja es que su

forma es independiente del material que forma la tierra y

por lo tanto es una superficie sin irregularidades que puede

definirse utilizando ecuaciones matemáticas. Al eliminarse las irregularidades también

se eliminan los problemas de ambigüedad en la medición de distancias. Actualmente

existen una gran cantidad de elipsoides en uso y cada uno de ellos responde a

condiciones específicas de la zona para la cual fue diseñado.

La georeferenciacion es el proceso utilizado para

relacionar la posición de un objeto o superficie en un

plano o en archivo raster o vectorial con su posición en

la superficie terrestre. Para georeferenciar cualquier

objeto en la superficie terrestre es necesario definir una

superficie de referencia, una figura geométrica que

represente la Tierra y finalmente un datum.

Toda información espacial se encuentra dentro de un

sistema de referencia geodésico convencional o

“Datum”, que da origen a las coordenadas que ubican un punto en alguna parte del

planeta, estableciendo el origen de las coordenadas de latitud y longitud.

El datum es un conjunto de parámetros que especifican la superficie de referencia o

el sistema de coordenadas de referencia, empleado para el cálculo de coordenadas de

puntos en la tierra. Es decir, un conjunto de

mediciones que definen la orientación de un

elipsoide determinado en la superficie terrestre.

El datum define los siguientes aspectos: Elipsoide

en uso, la ubicación (posición inicial) y

orientación del norte (acimut inicial) y la

distancia entre el geoide y el elipsoide en la

ubicación inicial.

http://alidrisi.xyz/



Página 2 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


Es importante reconocer que tendremos disponibles dos grandes grupos de

coordenadas, las “geográficas”. En un sistema de coordenadas geográficas se utiliza

una superficie esférica tridimensional para definir ubicaciones en la Tierra. Un sistema

de coordenadas geográficas incluye una unidad angular de medida, un meridiano base

y un datum (basado en un esferoide). Los valores de latitud y longitud hacen referencia

a un punto en un sistema de coordenadas geográficas. La longitud y la latitud son

ángulos medidos desde el centro de la Tierra hasta un punto de la superficie de la

Tierra. Los ángulos se suelen medir en grados (o en grados centesimales).

Las “proyectadas”, si la Tierra trata como una esfera o un esferoide, es necesario

transformar su superficie de tres dimensiones para crear una hoja de mapa plano. Esta

transformación matemática se conoce normalmente como una proyección

cartográfica. Una manera fácil de entender cómo modifican las proyecciones

cartográficas las propiedades espaciales es visualizar un rayo de luz a través de la

Tierra hacia una superficie, llamada superficie de proyección. Imagine que la

superficie de la Tierra es transparente, con la retícula dibujada sobre ella. Envuelva

la Tierra con una hoja de papel. Una luz en el centro de la Tierra arrojará sombras de

la retícula hacia la hoja de papel. Ahora puede desenvolver el papel y dejarlo plano.

La forma de la retícula en el papel plano es diferente de la forma que tiene sobre la

Tierra. La proyección cartográfica ha distorsionado la retícula.

Un sistema de coordenadas proyectadas se define sobre una superficie plana de dos

dimensiones. A diferencia de un sistema de coordenadas geográficas, un sistema de

coordenadas proyectadas posee longitudes, ángulos y áreas constantes en las dos

dimensiones. Un sistema de coordenadas proyectadas siempre está basado en un

sistema de coordenadas geográficas basado en una esfera o un esferoide. En un sistema

de coordenadas proyectadas, las ubicaciones se identifican mediante las coordenadas

x, y en una cuadrícula, con el origen en el centro de la cuadrícula. Cada posición tiene

dos valores de referencia respecto a esa ubicación central. Uno especifica su posición

horizontal y el otro su posición vertical.




Página 3 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


2. Sistema de Coordenadas Geográfico WGS84 En un sistema de coordenadas geográficas (GCS) se utiliza una

superficie esférica de tres dimensiones para definir

ubicaciones en la Tierra. Con frecuencia, a los GCS,

Geographic Coordinate System (sistema de coordenadas

geográficas) se los llama incorrectamente datum, pero un

datum es solo una parte de un GCS. Un GCS incluye una unidad

angular de medida, un meridiano base y un datum (basado en

un esferoide).

Para hacer referencia a un punto se utilizan sus valores de

latitud y longitud. La longitud y la latitud son ángulos medidos desde el centro de la

Tierra hasta un punto de la superficie de la Tierra. Los ángulos se suelen medir en

grados (o en grados centesimales). En la siguiente ilustración se muestra el mundo

como un globo con valores de longitud y latitud.

El WGS84 es un sistema de coordenadas geográficas mundial que permite localizar

cualquier punto de la Tierra (sin necesitar otro de referencia) por medio de tres

unidades dadas. WGS84 son las siglas en inglés de World Geodetic System 84 (que

significa Sistema Geodésico Mundial 1984).

Se trata de un estándar en geodesia, cartografía, y navegación, que data de 1984. Tuvo

varias revisiones (la última en 2004), y se considera válido hasta una próxima reunión

(aún no definida en la página web oficial de la Agencia de Inteligencia Geoespacial).

Se estima un error de cálculo menor a 2 cm. por lo que es en la que se basa el Sistema

de Posicionamiento Global (GPS).

3. Sistema de Coordenadas Proyectado UTM Las coordenadas UTM parten de la idea de considerar un esferoide de referencia

aproximado al nivel del mar a partir de la proyección cilíndrica Traverso de Mercator.

La tierra es dividida siempre por meridianos, en segmentos de seis grados formando un

total de 60, a estos se les llama zonas. La numeración de estas zonas es partiendo

desde el antemeridiano, de cero hasta 60 de oeste a este (6° de longitud).

La coordenada “ Y” inicia en el Ecuador ( 0 m) para el Norte y 10 millones de metros

para el Sur. La coordenada “X” siempre será 50,000 metros al centro de la ZONA

(aumentando al Este y disminuye al Oeste).




Página 4 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


México lo cruzan 6 zonas UTM de Oeste a Este 11 a la 16

4. Sistema de Coordenadas Proyectado CCL – INEGI

La proyección conforme cónica de Lambert, o, más

sencillamente, proyección de Lambert es una de las

proyecciones cartográficas presentadas por el

matemático, físico, filósofo y astrónomo

mulhousiano Johann Heinrich Lambert en 1772.

En esencia, la proyección superpone un cono sobre

la esfera de la Tierra, con dos paralelos de referencia secantes al globo e

intersecándolo. Esto minimiza la distorsión proveniente proyectar una superficie

tridimensional a una bidimensional. La distorsión es nula a lo largo de los paralelos de

referencia, y se incrementa fuera de los paralelos elegidos.




Página 5 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


Por la característica extensión territorial de México se ha elegido este sistema de

coordenadas de manera oficial, utilizando el Datum de la siguiente manera:

Vistas de la proyección partiendo de una escala muy general (chica) a una particular

(grande):




Página 6 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


El sistema CCL ITRF 92 – 08 funciona como un plano cartesiano donde su punto de

origen se encuentra en el Océano Pacífico de Oeste a Este (coordenadas X) y de Sur a

Norte (coordenadas Y) expresadas en metros.

5. Base de datos (Excel) a capa de puntos Para insertar coordenadas a partir de una base de datos Excel debemos tomar en

cuenta que el archivo debe tener:

Formato 97-2003 (.xls) para evitar conflictos de compatibilidad.

Las columnas dentro del archivo deben tener un formato legible para el SIG

como lo es “general, texto y/o numérico”, de preferencia dejar en general.

La base de datos debe estar sin formato, sin espacios en los encabezados y sin

formulas, únicamente valores y/o textos.

Revisar que no aparezcan espacios en blanco en las coordenadas o que estén

invertidas ya que esto afectara la visualización de los datos. En caso de que

este en blanco una celda y no se tenga forma de solucionarla se deberá borrar

la línea completa de información ya que ese espacio en blanco afectara en gran

medida la visualización de los datos.




Página 7 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


El procedimiento para anexar una base de datos con coordenadas en ArcMap es el siguiente:

File > Add Data > Add XY Data > Table (archivo Excel) > Campos X (longitud) – Y (latitud) > “Edit..”

Definir el sistema de coordenadas en la cual está trabajando la base de datos, en este ejemplo

son coordenadas geográficas (WGS84) > OK




Página 8 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


Ahora debemos guardar la capa de puntos generadas como un archivo ya que se

encuentra como “evento” esto quiere decir que no existe aún como un archivo.

Debemos dar clic a la capa > Data > Export Data > Clic al folder para establecer la

ruta de salida.




Página 9 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


6. Georreferenciar mapa con puntos de control. En esta sección vamos a aprender como “Georreferenciar” un mapa antiguo (plano

escaneado o mapa sin cuadricula de coordenadas) este procedimiento se aplica cuando

únicamente tenemos o conocemos lugares de referencia para posicionarlos donde les

corresponde geográficamente.

Iniciamos incorporando una imagen, en este caso es un mapa antiguo de la Ciudad de

México del año de 1899 en formato jpg (también se recomienda utilizar el formato

Tiff), nos aparecerá un mensaje el cual nos indica que la imagen no tiene un sistema

de coordenadas (desconocido), damos clic en OK.

Damos clic derecho a la imagen > Zoom To Layer (nos acercara a la imagen que se

encuentra “perdida” en un sistema de coordenadas desconocido (sus coordenadas

son las dimensiones de la imagen a lo ancho y alto).

Activamos un ToolBar: Cuztomize > Toolbars > Georeferencing




Página 10 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


Damos clic en el icono del Toolbar > Add Control Points >

Ahora tenemos que acércanos a un lugar conocido de nuestro mapa para insertar el

punto y después insertar otro donde le corresponde espacialmente, en este caso al

norte, clic al C. TONTEPEC (aparecerá el primer punto de control en color verde).




Página 11 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


Ahora tenemos que acercarnos a una capa qué si este georreferenciada

espacialmente, en este ejercicio vamos a insertar dos puntos, uno al norte y otro al

sur, para ubicarlos fácilmente vamos a dar clic a Bookmarks > Referencia_1 (norte):

Damos clic en el contorno como se observa en la imagen:

Al tener un primer punto de control acercara la imagen del mapa antiguo:




Página 12 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


Ahora nos acercamos a la segunda zona del mapa antiguo que se encuentra en la zona

sur como se observa en la imagen, damos clic en C. OTLAYUCAN, aparecerá una cruz

verde con el número dos (segundo punto de control):

Ahora damos clic en Bookmarks > Referencia_2 (nos acercara a la zona donde

espacialmente le corresponde) > damos clic en la diagonal como se observa en la

imagen:




Página 13 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


Ahora la imagen empalmara con la capa vectorial de la Ciudad de México:

Como último procedimiento daremos clic en Georeferencing del Toolbar > Update

Georeferencing (con la intención de actualizar a la imagen y se quede “registrado”

el sistema de coordenadas que le corresponde:

*Si necesitas mapas antiguos de México te recomendamos la Mapoteca Manuel Orozco

y Berra la cual tiene disponible un gran acervo para su descarga:

http://w2.siap.sagarpa.gob.mx/mapoteca/

**Si requieres mapas antiguos de otras partes del mundo te recomendamos la

colección de mapas de David Rumsey:

http://www.davidrumsey.com/luna/servlet/view/all?res=1&sort=Pub_List_No_Initi

alSort


http://w2.siap.sagarpa.gob.mx/mapoteca/

http://www.davidrumsey.com/luna/servlet/view/all?res=1&sort=Pub_List_No_InitialSort

http://www.davidrumsey.com/luna/servlet/view/all?res=1&sort=Pub_List_No_InitialSort



Página 14 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


7. Georreferenciar mapa con coordenadas. En este ejercicio vamos a aprender a como georreferenciar un mapa que tiene

coordenadas, ya sea en latitudes-longitudes o coordenadas proyectadas.

Agregamos desde el catalogo a nuestro proyecto la imagen con el nombre

E14a39_1977.tiff (Carta de uso de suelo de la Ciudad de México), nos aparecerá un

mensaje el cual nos indica que la imagen no tiene un sistema de coordenadas

(desconocido), damos clic en OK.

Nos acercamos a la imagen con un clic derecho > Zoom To Layer

Ahora tendremos que insertar los puntos de control, pero con la referencia que nos

marcan las coordenadas del mapa, para esto se recomienda iniciar con la esquina

superior izquierda, después la parte superior derecha, inferior derecha e inferior

izquierda (en el sentido de las manecillas del reloj, para evitar que se voltee o

distorsione la imagen).




Página 15 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


Para insertar los puntos damos clic en el toolbar Georeferencig > Add Control Point >

(Es muy importante tener seleccionada la imagen que vamos a georreferenciar, de

no ser así todos los cambios que agamos surtiran efecto a otra imagen) en este caso

debe ser la imagen “E14a39_1977.tiff”:

Damos clic en la esquina superior izquierda (marcara el primer punto de control)

alejamos un poco el cursor y damos clic derecho, nos solicitara que tipo de

coordenadas vamos a ingresarle a la imagen “Input X and Y” se utilizan cuando son

coordenas geográficas en decimales o metricas como las UTM, pero en este caso

tenemos coordenadas geográficas en grados y minutos, por este motivo

seleccionamos “DMS of Lon and Lat”:

Ingresamos los valores, para longitud - Degre: 99 Minute: 20 Second: 0 W (Oeste)




Página 16 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


Latitude – Degree: 19 Minute: 30 Second: 0 N (Norte) > OK (en apariencia desaparecerá la imagen y es

por que comienza a tener referencia espacial, debemos acercarnos de nuevo a la imagen con “Zoom to

Layer”:

Realizamos el mismo procedimiento para las tres esquinas restantes:




Página 17 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


Segundo punto de control:

Tercer punto de control:

Observaremos la imagen ya georreferenciada:




Página 18 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


Como último procedimiento daremos clic en Georeferencing del Toolbar > Update

Georeferencing (con la intención de actualizar a la imagen y se quede “registrado”

el sistema de coordenadas en el que esté trabajando el proyecto, en este caso el

proyecto está trabajando en UTM Zona 14:

8. Re-proyectar ráster a otro Sistema de Coordenadas. Para cambiar el sistema de coordenadas de una imagen ráster (en este caso el mapa

georreferenciado del uso de suelo de la Ciudad de México), la manera más sencilla es

primero establecer el sistema de coordenadas deseado al proyecto en Layers (Data

Frame) > clic derecho > Properties > El sistema está en UTM 14 vamos a cambiarlo a

WGS 1984 (seleccionamos) > Aceptar




Página 19 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


Ahora con el sistema de coordenadas establecido en WGS84 damos clic derecho a la

imagen “E14a39_1977.tiff” > Data > Export Data…

Configuramos la salida de la siguiente forma, Spatial Reference (Data Frame) > Location: (Carpeta

donde se almacenará el archivo) > Name: (nombre de la imagen) > Format: (TIFF) > Save

Aparecerá un mensaje en relación a los pixeles sin datos, damos clic en Sí




Página 20 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


Si revisamos las propiedades de la nueva imagen podremos observar que tiene el

sistema de coordenadas WGS84:

9. Re-proyectar capa a otro Sistema de Coordenadas. Para re-proyectar una capa a otro sistema de coordenadas debemos dar apertura al

ArcToolbox que se encuentra en la parte superior de la interfaz:




Página 21 de 21


[email protected]

Tel. (01 55) 6729-6895

Lat: 19.3698 , Long: -99.1448


En la interfaz del ArcToolbox seguimos la siguiente ruta: Data Management Tools >

Projections and Transformations > Project > (En la interfaz realizamos la siguiente

configuración) > Input: Gasolineras_CDMX_WGS84 > Output: (ruta donde se guardará

la nueva capa) > Output Coordinate System > WGS_1984_UTM_Zone_14N > OK.


Tema 3 – Sistemas de Coordenadas - Alidrisi Cartografía 3_Sistemas de Coordenadas.pdf · Curso:...

Documents

Transcript of Tema 3 – Sistemas de Coordenadas - Alidrisi Cartografía 3_Sistemas de Coordenadas.pdf · Curso:...